一種四倍頻激光終端光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于高功率激光系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于高功率激光驅(qū)動(dòng)器的高能量四倍頻激光終端光學(xué)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]慣性約束聚變(Inertial Confinement Fus1n, ICF)是實(shí)現(xiàn)可控?zé)岷司圩兊挠行緩街?，世界各大?guó)均在積極開(kāi)展相關(guān)研宄。目前已建成和正在建造的有多臺(tái)大型激光裝置用于ICF研宄，例如美國(guó)NIF裝置，法國(guó)LMJ裝置，中國(guó)神光系列裝置等。由于釹玻璃激光具有輸出大能量且易于控制的特點(diǎn)，所以大部分裝置都基于釹玻璃激光進(jìn)行設(shè)計(jì)。為了抑制打革El過(guò)程中的激光等離子體不穩(wěn)定(Laser Plasam Instablity, LPI)問(wèn)題，需要將釹玻璃近紅外激光進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換，變成波長(zhǎng)更短的三倍頻紫外激光，但是近期的物理實(shí)驗(yàn)結(jié)果并不如預(yù)期理想，仍然存在嚴(yán)重的LPI問(wèn)題，特別是柱腔靶內(nèi)環(huán)光束，束靶耦合效率低，靶丸對(duì)稱性差，從而大大影響了物理實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。采用釹玻璃三倍頻激光打靶還存在另外一個(gè)嚴(yán)重的工程問(wèn)題，三倍頻激光終端光學(xué)系統(tǒng)(主要完成頻率轉(zhuǎn)換和光束聚焦功能)的紫外段光學(xué)元件損傷嚴(yán)重，增加了裝置的運(yùn)行成本，降低了裝置的運(yùn)行效率。實(shí)際上，理論和實(shí)驗(yàn)都表明進(jìn)一步縮短激光波長(zhǎng)能夠有效改善LPI問(wèn)題，但是如前所述，三倍頻激光終端光學(xué)系統(tǒng)已面臨嚴(yán)重的損傷問(wèn)題，四倍頻激光終端光學(xué)系統(tǒng)將會(huì)更加嚴(yán)重，本實(shí)用新型的提出正是為了解決這個(gè)問(wèn)題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型針對(duì)目前三倍頻激光終端光學(xué)系統(tǒng)存在的缺陷，提供一種既能夠輸出高能量四倍頻激光，又能夠緩解紫外段嚴(yán)重?fù)p傷問(wèn)題的四倍頻激光終端光學(xué)系統(tǒng)。
[0004]本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案為:
[0005]一種四倍頻激光終端光學(xué)系統(tǒng)，包括:
[0006]用于發(fā)射基頻激光的基頻光源；
[0007]二倍頻晶體，其設(shè)置在所述基頻光源的光路下游，將所述基頻光源發(fā)射的基頻激光轉(zhuǎn)換為二倍頻激光；
[0008]聚焦透鏡，其設(shè)置在所述二倍頻晶體的光路下游，將所述二倍頻激光聚焦；
[0009]四倍頻晶體，其設(shè)置在所述聚焦透鏡的光路下游，將聚焦后的所述二倍頻激光轉(zhuǎn)換為四倍頻激光；以及
[0010]溫控系統(tǒng)，其與所述四倍頻晶體連接，控制所述四倍頻晶體的溫度；
[0011]其中，所述基頻光源發(fā)射的基頻激光依次通過(guò)所述二倍頻晶體、所述聚焦透鏡和所述四倍頻晶體，最終轉(zhuǎn)換為四倍頻激光打到靶上。
[0012]優(yōu)選的是，所述的四倍頻激光終端光學(xué)系統(tǒng)中，還包括:用于吸收基頻激光的基頻吸收玻璃，所述基頻吸收玻璃設(shè)置在所述二倍晶體的光路下游，且所述基頻吸收玻璃位于所述二倍頻晶體與所述聚焦透鏡之間。
[0013]優(yōu)選的是，所述的四倍頻激光終端光學(xué)系統(tǒng)中，還包括:用于密封打靶真空環(huán)境的真空窗口 ；即所述靶處于所述真空環(huán)境中，或所述四倍頻晶體、所述屏蔽片和所述靶處于真空環(huán)境中。
[0014]優(yōu)選的是，所述的四倍頻激光終端光學(xué)系統(tǒng)中，還包括:用于阻擋打靶產(chǎn)生碎片的屏蔽片，所述屏蔽片設(shè)置在所述四倍頻晶體的光路下游。
[0015]優(yōu)選的是，所述的四倍頻激光終端光學(xué)系統(tǒng)中，所述屏蔽片為平板或楔板，其中楔板為小角度楔形板。
[0016]優(yōu)選的是，所述的四倍頻激光終端光學(xué)系統(tǒng)中，所述基頻光源為釹玻璃近紅外激光。
[0017]本實(shí)用新型針對(duì)目前三倍頻激光終端光學(xué)系統(tǒng)存在的缺陷，設(shè)置了一種四倍頻激光終端光學(xué)系統(tǒng)。利用非臨界相位匹配技術(shù)對(duì)光束發(fā)散角不敏感的特點(diǎn)，將四倍頻晶體放在聚焦透鏡后，既能夠保證四倍頻激光轉(zhuǎn)換效率不受影響，提供物理實(shí)驗(yàn)更短波長(zhǎng)的高能量紫外激光，顯著改善ICF物理實(shí)驗(yàn)中的LPI問(wèn)題，又能夠減少紫外段光學(xué)元件的數(shù)量和厚度，大大緩解嚴(yán)重的紫外損傷風(fēng)險(xiǎn)。本實(shí)用新型的二倍頻激光與四倍頻激光嚴(yán)格共焦，可以提供兩種波長(zhǎng)激光的混合打靶，并提高基頻激光能量的利用率。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為四倍頻激光終端光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2為楔板屏蔽片四倍頻激光終端光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖3為二倍頻激光終端光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說(shuō)明書文字能夠據(jù)以實(shí)施。
[0022]如圖1所示，一種四倍頻激光終端光學(xué)系統(tǒng)，包括:基頻光源、二倍頻晶體1、基頻吸收玻璃2、聚焦透鏡3、真空窗口 4、四倍頻晶體5、屏蔽片6和溫控系統(tǒng)。
[0023]二倍頻晶體I位于基頻光源的光路下游，聚焦透鏡3位于二倍頻晶體I的光路下游，四倍頻晶體5位于聚焦透鏡3的光路下游，基頻吸收玻璃2位于二倍頻晶體I與聚焦透鏡3之間，真空窗口 4位于聚焦透鏡3與四倍頻晶體5之間，屏蔽片6位于四倍頻晶體5的光路下游。
[0024]二倍頻晶體1、基頻吸收玻璃2、聚焦透鏡3、真空窗口 4、四倍頻晶體5和屏蔽片6固定在不同的夾持鏡架上，溫控系統(tǒng)通過(guò)夾持鏡架對(duì)四倍頻晶體5精確控溫；真空窗口 4密封打靶要求的真空環(huán)境，并將光路所在的氣氛環(huán)境分為兩段，上游為大氣，下游為真空，四倍頻晶體5和屏蔽片6位于真空窗口 4下游的真空環(huán)境。
[0025]基頻光源發(fā)射基頻激光，該基頻激光依次通過(guò)二倍頻晶體1、基頻吸收玻璃2、聚焦透鏡3、真空窗口 4、四倍頻晶體5和屏蔽片6，最終轉(zhuǎn)換為四倍頻激光打靶。其中，基頻光源為釹玻璃近紅外激光，四倍頻晶體5采用部分摻氘DKDP (磷酸二氘鉀)晶體。
[0026]二倍頻晶體I用于將基頻光源發(fā)射的基頻激光轉(zhuǎn)換為二倍頻激光，基頻吸收玻璃2吸收未被二倍頻晶體I轉(zhuǎn)換的基頻激光，聚焦透鏡3將二倍頻激光聚焦，真空窗口 4密封打靶要求的真空環(huán)境，四倍